作者：李建康 王宇锋 宫镇

　　论文关键词:机动三轮　车方向盘优化
　　论文摘要：根据方向盘的安装及振动情况，模拟某机动三轮车方向盘试验模态的边界条件，并以模态试验结果为依据，对方向盘进行了动态优化设计，改变方向盘的刚度和质量分布，达到了预期的减振效果。
    引言
    机动三轮车往往是利用现有零部件组合而成，许多车型采用单缸发动机，底盘质量小，发动机与车架间的减振块并未精心匹配，所以方向盘振动大。当方向盘振动加速度最大达到15g，振幅达到6 mm左右时，驾驶员在长时间的驾驶过程中很容易产生疲劳，失去手感，造成交通事故。在不改变其它设置的情况下，对方向盘的局部结构进行动态设计，以达到减小方向盘振动的目的。
　　1方向盘试验模态及试验结果
    某机动三轮车样车使用的单缸汽油机转速范围为1 500^8 000 r/min，运行过程中发现发动机转速在4 000 r/min, 5 000 r/min和8 000 r/min时方向盘的振动特别大。经初步分析，方向盘可能在这几个转速下产生共振。为此对方向盘进行试验模态分析。测试系统框图如图1所示。

　　为保证试验情况和实际情况相吻合，并为了试验方便可行，设计了方向盘试验装置。把方向盘通过一根空管紧固在工作台上，这样方向盘受约束的情况就和装在车辆上相近，试验结果更为可信。此时进行试验模态测试为约束模态测试，试验采用多点激励、单点响应的方法。在建立方向盘试验模型时，构建了24个节点，整个方向盘上布置的24个测点号码和节点号码一一对应，加速度传感器装在节点3上，位置如图2所示。

    试验获得前3阶固有频率、振型描述及模态阻尼比如表1所示，方向盘振型见图3。由于试验环境好，减少了各种外部干扰，故试验结果比较理想，频响函数曲线光滑、清晰，在所研究的频率范围的相干函数都高于0. 9，因此试验结果较为可信。

　　从图3和表1可以确定，在发动机工作频率范围内方向盘确实存在模态振型，其前3阶的固有频率，与发动机在4 000 r/min, 5 000 r/min和8 000 r/min时的激振频率(分别为66 Hz, 83 H:和133 Hz)相近，故此时方向盘的振动特别大(这里4 000 r/min,5 000 r/min和8 000 r/min为仪表盘上转速表的读数，因该车的转速表刻度很不精确，人眼读数有一定误差，故激励频率与固有频率不能严格对应)。并且从图中可以看出，方向盘的主要振动在方向盘的外边缘，其模态的变化也主要由方向盘外圈的振动情况决定。所以改变方向盘振动情况的有效方法就是改变其固有频率和振型。
　　2方向盘改进的理论根据
    模态阻尼系统运动微分方程为

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